大学精品课件：第三章 大跨屋盖结构.ppt

1、 3.1 3.1 结构形式结构形式 3.2 3.2 网架的结构形式网架的结构形式 3.3 3.3 网架的计算要点网架的计算要点 3.4 3.4 空间杆系有限元法空间杆系有限元法 3.5 3.5 网架杆件设计网架杆件设计 3.6 3.6 节点设计节点设计 3.7 3.7 网壳网壳 新加坡滨海艺术中心新加坡滨海艺术中心 第三章 大跨屋盖结构 大跨度结构的分类大跨度结构的分类（根据几何形状、受力特点）（根据几何形状、受力特点） 平面结构体系平面结构体系 空间结构体系空间结构体系 梁式结构梁式结构（平面、空间桁架）（平面、空间桁架） 平面刚架结构平面刚架结构 拱式结构拱式结构 平板网架结构平板网架结构

2、 网壳结构网壳结构 悬索结构悬索结构 斜拉结构斜拉结构 张拉整体结构张拉整体结构 3.13.1结构形式结构形式 梁式结构（平面、空间桁架）梁式结构（平面、空间桁架） 一般采用简支桁架的形式一般采用简支桁架的形式，其优点是制作与安装都比较简单其优点是制作与安装都比较简单， 其上其上、下弦及腹杆仅承受拉力或压力下弦及腹杆仅承受拉力或压力，对支座也没有横推力对支座也没有横推力。 适用跨度：适用跨度：4040 6060m，更大的跨度由于耗钢量过大而不经济。，更大的跨度由于耗钢量过大而不经济。 跨度较小时，可采用实腹式梁 (常用工字形截面) 跨度较大时，采用桁架形式 支撑系统的布置对保证整个结构体系的整

3、体刚度非常重要。支撑系统的布置对保证整个结构体系的整体刚度非常重要。 上海浦东国际机场 平面刚架结构平面刚架结构 跨度较小时，常用实腹式框架(常用工字形截面)； 跨度较大时，常用格构式框架； 拱式结构拱式结构 拱身主要承受轴力，当跨度较大（如超过拱身主要承受轴力，当跨度较大（如超过8080100m100m）时，）时， 较梁式结构和框架式结构更经济。较梁式结构和框架式结构更经济。 拱的水平推力较大，对支座的要求较高。为减轻水平推力，拱的水平推力较大，对支座的要求较高。为减轻水平推力， 可设置水平拉杆或采用橡胶支座。在加盖的体育场、展览馆可设置水平拉杆或采用橡胶支座。在加盖的体育场、展览馆 以及飞

4、机库里，拱的支座常常是房屋的墙体、看台等。以及飞机库里，拱的支座常常是房屋的墙体、看台等。 平板网架结构平板网架结构 特点：平面（立体）桁架相互交叉结合而成特点：平面（立体）桁架相互交叉结合而成 网壳结构网壳结构 组成层数组成层数 单层网壳单层网壳 双层网壳双层网壳 曲面形状曲面形状 柱面网壳柱面网壳 球面网壳球面网壳 索承网壳（弦支网壳）索承网壳（弦支网壳） 天津港保税区商务中心大堂天津港保税区商务中心大堂 昆明柏联广场弦支穹顶昆明柏联广场弦支穹顶 日本名古屋网壳穹顶日本名古屋网壳穹顶 国家大剧院国家大剧院 罗马小体育宫（罗马小体育宫（19571957，网格穹窿形薄壳屋顶），网格穹窿形薄壳屋

5、顶） 悬索结构悬索结构 组组 成成 层层 数数 单层单层悬索结构悬索结构 双层双层悬索结构悬索结构 优点优点：传力明确，构造简单； 缺点缺点：屋面稳定性差，抗风（上吸力） 能力小。常采用重屋面，适用于中小跨 度建筑的屋盖。 特点特点：稳定性好，整体刚度大，反向 曲率的索系可以承受不同方向荷载。 适宜于采用轻屋面，如铁皮、铝板、 石棉板等屋面材料和轻质高效的保温 材料，以减轻屋盖自重、节约材料、 降低造价 单层单层悬索结构悬索结构 双层双层悬索结构悬索结构 鞍形索网体系：鞍形索网体系：由两组相互正交、曲率相反的钢索直接交由两组相互正交、曲率相反的钢索直接交 叠组成，形成负高斯曲率的曲面。叠组成，

6、形成负高斯曲率的曲面。 a) 悬索结构悬索结构 北卡罗莱那州北卡罗莱那州ReleighReleigh体育馆体育馆 双曲抛物面索网屋盖，下凹的一组双曲抛物面索网屋盖，下凹的一组 为承重索，上凸的为稳定索。为承重索，上凸的为稳定索。 浙江人民体育馆浙江人民体育馆 19861986年年 椭圆形，椭圆形，80m x 60m80m x 60m，双曲抛物面索网，边缘为闭合的空间，双曲抛物面索网，边缘为闭合的空间 曲梁（曲梁（2m x 0.8m2m x 0.8m）。 拉索水平力的传递 （1）拉索水平力通过竖向 承重结构传至基础,拉索的两 端可锚固在具有足够抗侧刚 度的竖向承重结构上。 （2）拉索水平力通过拉

7、锚传至基础 l）锚固在足够重的大体积混凝土中； 2）利用底板及回填土自重抵抗拉力； 3）锚固于受拉摩擦桩或受弯摩擦桩上； 4）锚固在岩石层的钻孔中。 斜拉结构斜拉结构 杭州黄龙体育中心杭州黄龙体育中心 张拉整体结构张拉整体结构 张拉整体结构张拉整体结构 基本组成单元：基本组成单元：张力索、压杆、膜张力索、压杆、膜 索杆张力结构索杆张力结构 结构特点：结构特点： （1）柔性体系，依靠施加预应力提供刚度； （2）结构效率极高，自重轻，如佐治亚穹顶（Georgia Dome） 30 kg /m2 ； （3）自平衡体系（加上外圈压力环）； 汉城奥运会体操馆汉城奥运会体操馆 19861986 16榀，

8、直径120m， 容纳15000观众 太阳海岸穹顶太阳海岸穹顶 1989 佛罗里达州圣彼得堡市，直径佛罗里达州圣彼得堡市，直径210m210m 亚特兰大佐治亚穹顶亚特兰大佐治亚穹顶1992 屋盖平面为240m193m的 椭圆形, 156个节点，78根 桅杆 , 30 kg /m2 19921992年度全美最佳设计年度全美最佳设计 伊利诺依州立大学红鸟体育馆伊利诺依州立大学红鸟体育馆 1988 24根桅杆， 91m77m 台台 湾湾 桃桃 园园 体体 育育 场场 跨度120m，有3圈环索， 容纳15000观众 1993 日本天城穹顶日本天城穹顶 200m280m，40榀辐 射状索桁架索桁架 ，罩蓬

9、面 积为34000平方米 马来西亚吉隆坡室外体育场马来西亚吉隆坡室外体育场 286m225.6m，罩蓬 宽66.5m 韩国釜山体育场韩国釜山体育场 整个屋盖是一个直径 228米的圆，由48根 形混凝土柱支撑，椭 圆大小为180m152m 薄壳结构薄壳结构 网架结构网架结构 网壳结构网壳结构 悬索结构悬索结构 薄膜结构薄膜结构 网格结构网格结构 张拉结构张拉结构 实体实体结构结构 五大空间结构五大空间结构 三大空间结构三大空间结构 柔性空间结构柔性空间结构 组合空间结构组合空间结构 刚性空间刚性空间结构结构 结结 构构 刚刚 性性 差差 异异 网壳网壳结构结构 网架网架结构结构 薄壳薄壳结构结构 索膜索膜结构、悬索结构结构、悬索结构 索承网壳索承网壳 张弦桁架（梁）张弦桁架（梁） 斜拉网架斜拉网架 平板网架平板网架 网壳结构网壳结构 梁式结构梁式结构 平面刚架结构平面刚架结构 拱式结构拱式结构 返回 平面结构体系 平板网架平板网架 网壳结构网壳结构 图图1 (a)1 (a)平行布置预应力双层索系；平行布置预应力双层索系； 斜拉结构斜拉结构( (图图1 c)1 c) Maysville Bridge 图图2 2 张拉整体结构张拉整体结构